專利名稱：廢氣處理裝置及廢氣處理設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種處理微粉狀固體的污染物質與氣體的大氣污染物質混合存在的廢氣的廢氣處理裝置，以及具有該裝置的廢氣處理設備。
一般情況下，在高溫廢氣中除了NOX和戴奧克辛(ダイオキシン)類等以氣體狀態(tài)存在的大氣污染物之外，還混有以粉塵等固體狀態(tài)存在的物質。
作為除去廢氣中的微粉狀固體的裝置，已知的有采用離心力方式的旋風除塵器和采用過濾方式的布袋除塵器。它們都只能分離收集廢氣中的微粉狀固體，氣體狀態(tài)的大氣污染物不能除去，基本上都排放到大氣中。
因此，為了除去該氣體狀態(tài)的大氣污染物，還需要使用能吸收大氣污染物的水溶液的化學設備。該化學設備除了氣體的大氣污染物與水溶液反應的反應槽外，還具有在設備內(nèi)使水溶液循環(huán)的裝置、重新供給水溶液的裝置、以及處理水溶液的裝置等。
所以，為了處理以固體狀態(tài)存在的公害物質和以氣體狀態(tài)存在的大氣污染物質混合存在的廢氣，過去一般采用旋風除塵器等除塵器和化學設備組合起來的裝置。
然而，在這樣的廢氣處理裝置中，化學設備非常大，裝置的制造費用高，而且由于必須進行水溶液的供給和處理，所以運行費用也高。為此，在化工行業(yè)和鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)等在產(chǎn)品等制造過程中產(chǎn)生大量的廢氣的行業(yè)，非常希望有不使用化學設備也能除去氣體狀態(tài)的大氣污染物的裝置。
作為滿足這一要求的裝置，有本申請的申請人申請的、記載于國際公開WO92/02292號公報中的廢氣處理裝置。
該廢氣處理裝置具有越向下方直徑越小的圓錐狀筒和沿著該圓錐狀筒的上部內(nèi)周面噴射壓縮氣體的噴嘴，在圓錐狀筒的上部形成吸入廢氣的上部開口，在圓錐狀筒的下部形成排出口。
采用該廢氣處理裝置處理以固體狀態(tài)存在的公害物質和以氣體狀態(tài)存在的大氣污染物混存的廢氣的機理如下。
在圓錐狀筒內(nèi)，通過壓縮氣體的流入使壓力上升，并以壓縮氣體的絕熱膨脹使溫度下降。這樣，流入到圓錐狀筒內(nèi)的廢氣中的氣體污染物質的一部分隨著壓力上升和溫度下降而變成液體。成為液體的大氣污染物質在圓錐狀筒內(nèi)的渦流中與微粉狀固體污染物質碰撞，吸附在其上。該微粉狀固體在離心的作用下被除去。亦即，氣體的污染物質以吸附在微粉狀固體上的形式與微粉狀固體一起從廢氣中去除，從排出口排出。
記載于上述國際公開WO92/02292號公報中的廢氣處理裝置是比較簡單的設備，它可以有效地處理以固體狀態(tài)存在的公害物質和以氣體狀態(tài)存在的大氣污染物質混存的廢氣，可以說是一種制造費用及運行費用不高的非常優(yōu)良的設備。
然而，在受到公害問題困擾的今天，始終都希望能更有效率地處理廢氣。
因此，本發(fā)明的目的就在于提供一種廢氣處理裝置和具有該廢氣處理裝置的廢氣處理設備，以滿足這樣的要求，該廢氣處理裝置可以用比較簡單的裝置有效地處理以固體狀態(tài)存在的公害物質和以氣體狀態(tài)存在的大氣污染物質混存的廢氣。
用于達到上述目的的第1廢氣處理裝置的特征在于具有中空的圓錐狀筒，它越向下直徑越小，在其上部形成有取入上述廢氣的上部開口，在其下部形成將通過內(nèi)部的上述廢氣的構成物質排出的下部開口；噴嘴，用于沿著上述圓錐狀筒的上部內(nèi)周面并且朝著以該圓錐狀筒中心軸為中心旋轉的方向噴射壓縮氣體；壓縮氣體供給裝置，用于向上述噴嘴供給上述壓縮氣體；外殼，來自上述圓錐狀筒的上述下部開口的排出物進入其中，在其上部形成將上述廢氣中的氣體成分排出的排氣口，在其下部形成將上述廢氣中的微粉狀固體排出的排出口；以及濾片，它配置在上述外殼內(nèi)的氣體流路中，具有氣體可通過的多個微孔。
用于達到上述目的的第2廢氣處理裝置的特征在于在上述第1廢氣處理裝置中，在從產(chǎn)生上述廢氣的廢氣發(fā)生源到廢氣進入上述圓錐狀筒內(nèi)之間，具有用于冷卻廢氣的冷卻裝置。
用于達到上述目的的第3廢氣處理裝置的特征在于在上述第2廢氣處理裝置中，上述冷卻裝置具有用于罩住上述圓錐狀筒外周面并在其與該圓錐狀筒的外周面之間供給制冷劑的冷卻套。
用于向上述冷卻套內(nèi)供給上述制冷劑的制冷劑供給裝置，以及用于將上述制冷劑從上述制冷劑套內(nèi)排出的制冷劑排出裝置。
用于達到上述目的的第4廢氣處理裝置的特征在于在上述第1～第3中任何一個廢氣處理裝置中，具有旋回流形成裝置，用于以上述圓錐狀筒的中心軸為中心使上述廢氣旋轉，并將該廢氣從該圓錐狀筒的上述上部開口送入該圓錐狀筒內(nèi)。
用于達到上述目的的第5廢氣處理裝置的特征在于在上述第4廢氣處理裝置中，上述旋回流形成裝置具有廢氣旋回筒，該廢氣旋回筒設置在上述圓錐狀筒的上端，呈中空圓筒狀，在其側周形成用于將上述廢氣取入到中空圓筒內(nèi)的開口，在該開口的邊緣安裝有旋回葉片，用于使從該開口流入到中空圓筒內(nèi)的廢氣旋轉。
用于達到上述目的的第6廢氣處理裝置的特征在于在上述第4廢氣處理裝置中，上述旋回流形成裝置具有廢氣旋回皿狀板，該廢氣旋回皿狀板設置在上述圓錐狀筒的上端，呈隨著接近該圓錐狀筒的中心軸逐漸向下方凸出的皿狀，從其上面形成朝著使上述廢氣旋轉的方向貫通到其下面的多個通孔。
用于達到上述目的的第7廢氣處理裝置的特征在于在上述第1～6中的任何一個廢氣處理裝置中，具有多個上述噴嘴。
用于達到上述目的的第8廢氣處理裝置的特征在于在上述第1～7中任何一個廢氣裝置中，
上述濾片為帶狀的濾網(wǎng)；具有卷繞著上述濾網(wǎng)的供給輥軸、用于卷繞上述濾網(wǎng)的卷取輥軸、以及使上述卷取輥軸轉動的卷取機構；使由該供給輥軸供給而且卷繞到該卷取輥軸之前的上述濾網(wǎng)位于上述外殼內(nèi)的氣體流路中地配置上述供給輥軸和上述卷取輥軸。
用于達到上述目的的第9廢氣處理裝置的特征在于在上述第8廢氣處理裝置中，于上述濾網(wǎng)上至少附著有吸收上述廢氣中特定成分的物質、與該特定成分反應的物質、以及促進該特定成分反應的物質中的一種。
用于達到上述目的的第10廢氣處理裝置的特征在于在上述第8和第9中任何一個廢氣處理裝置中，具有將與上述廢氣中的特定成分反應的反應物質供給到上述濾網(wǎng)的反應物質供給裝置。
用于達到上述目的的第11廢氣處理裝置，其特征在于在上述8～10中的任一廢氣處理裝置中，在上述外殼的下部形成液體排出口，用于排出上述廢氣及上述壓縮氣體中的水份冷凝后形成的液體；具有液體循環(huán)系統(tǒng)，用于使從上述外殼的上述液體排出口排出的上述液體返回到上述圓錐狀筒內(nèi)。
用于達到上述目的的第12廢氣處理裝置，其特征在于在第1～7中的任何一個廢氣處理裝置中，上述濾片為具有開口并形成為袋狀的袋濾器用濾布。
用于達到上述目的的第1廢氣處理設備，其特征在于具有上述第1～12中任何一個廢氣處理裝置；用于冷卻來自廢氣發(fā)生源的上述廢氣的冷卻裝置，以及將用上述冷卻裝置冷卻的上述廢氣送入上述廢氣處理裝置的氣體送入裝置。
用于達到上述目的的第2廢氣處理設備，其特征在于具有上述第8～11中任何一個廢氣處理裝置(以下作為上游側廢氣處理裝置)以及上述第12廢氣處理裝置(以下作為下游側廢氣處理裝置)。
上述上游側廢氣處理裝置的上述排氣口與上述下游側廢氣處理裝置的上述圓錐狀筒的上述上部開口由氣體管線相連。
用于達到上述目的的第3廢氣處理設備，其特征在于在上述第2廢氣處理設備中，具有用于冷卻來自廢氣發(fā)生源的上述廢氣的冷卻裝置，以及用于將由上述冷卻裝置冷卻的上述廢氣送入上述上游側廢氣處理裝置的氣體送入裝置。
圖1是作為本發(fā)明一實施例的廢氣處理設備的要部透視圖，其中局部被切除。
圖2是作為本發(fā)明一實施例的上游側廢氣處理裝置的要部透視圖，其中局部被切除。
圖3是作為本發(fā)明一實施例的下游側廢氣處理裝置的要部透視圖，其中局部被切除。
圖4是作為本發(fā)明一實施例的旋風式處理裝置的剖視圖。
圖5是作為本發(fā)明一實施例的廢氣旋回筒的透視圖。
圖6是圖5中VI-VI線剖視圖。
圖7是作為本發(fā)明一實施例的廢氣旋回皿狀板的俯視圖。
圖8是圖4中VIII-VIII線剖視圖。
圖9是作為一實施例的吸附紙、其卷取裝置、藥液供給裝置的透視圖。
下面，根據(jù)


作為本發(fā)明一實施例的廢氣處理設備。
如圖1所示，本實施例中的廢氣處理設備與鍋爐(廢氣發(fā)生源)1相連，該鍋爐在內(nèi)部燃燒重油或其它可燃性物質。在從該鍋爐1排出的高溫廢氣中，除了戴奧克辛(ダイオキシン)、NOX、SOX等以氣體狀態(tài)存在的大氣污染物質之外，還包含粉塵等以固體狀態(tài)存在的物質。
本實施例的廢氣處理設備具有冷卻器(冷卻裝置)2、上游側廢氣處理裝置A和下游側廢氣處理裝置B、以及送風機3。該冷卻器2用于冷卻在鍋爐1中發(fā)生的廢氣，該上游側廢氣處理裝置A及下游側廢氣處理裝置B用于處理由該冷卻器2冷卻了的廢氣，該送風機3用于將由冷卻器2冷卻后的廢氣送到上游側廢氣處理裝置A。
如圖2所示，上游側廢氣處理裝置A具有旋風式處理裝置10A、濾網(wǎng)式處理裝置30、以及將從濾網(wǎng)式處理裝置30排出的液體的一部分送往旋風式處理裝置10A的液體循環(huán)裝置60。
如圖2及圖4所示，旋風式處理裝置10A具有圓錐形內(nèi)筒11，越向下其直徑越??；噴嘴19、19、…，用于向該圓錐狀內(nèi)筒11的上部噴射壓縮空氣；壓縮機(壓縮氣體供給裝置)4，用于向多個噴嘴19、19、…供給壓縮氣體；廢氣旋回皿狀板13，設置在圓錐狀內(nèi)筒11的上端，呈隨著接近圓錐狀內(nèi)筒11的中心軸C而逐漸向下方凸出的皿狀，并形成從其上面貫穿到下面的多個貫通孔14、14、…；廢氣旋回筒16，設置在圓錐狀內(nèi)筒11的上端，呈中空圓筒狀，在其側周形成將廢氣引入中空圓筒內(nèi)的多個開口17、17、…；冷卻套(冷卻裝置)20，覆蓋在圓錐狀內(nèi)筒11的外周面，冷卻水供給到其與該外周面之間；外筒25，覆蓋在安裝著冷卻套20的圓錐狀內(nèi)筒11及廢氣旋回筒16的外周；外筒蓋26，用于封閉外筒25的上端；壓縮空氣分配器27，用于把來自壓縮機4的壓縮空氣分配到多個噴嘴19；外殼28，為四方筒狀，用于覆蓋以上部件。
圓錐狀內(nèi)筒11的上端(即與圓錐底面相當?shù)牟糠?開有口(上部開口)，同時，其下端(與圓錐頂點相當?shù)牟糠?也開有口(下部開口)，該下部開口形成排出口12。如圖2所示，在該排出口12連接著一直延伸到濾網(wǎng)式處理裝置30側面下部的微粉排出管59。圓錐狀內(nèi)筒11的上部開口由廢氣旋回皿狀板13封閉。
如前所述，該廢氣旋回皿狀板13從其上面向其下面形成多個貫通孔14、14、…。如圖7所示，這些貫通孔14、14、…以圓錐狀內(nèi)筒11的中心軸C為中心，形成在以螺旋狀描繪出的線段上。另外，該貫通孔14為了使通過這里的廢氣成為順時針方向(從上觀察的場合)的旋回流，從廢氣旋回皿狀板13的上面向下面傾斜，而且以圓錐狀11的中心軸C為中心朝著順時針方向貫通。
如圖4所示，在覆蓋于圓錐狀內(nèi)筒11的外周面的冷卻套20的下部連接著冷卻水供給配管21a，在其上部連接有冷卻水排水配管21b。在冷卻水供給配管21a及冷卻水排水配管21b上分別設置有用于調(diào)節(jié)流過其中的冷卻水流量的流量調(diào)節(jié)閥22a、22b以及用于測定冷卻水溫度的溫度計23a、23b。
如圖5所示，廢氣旋回筒16呈中空圓筒狀，其上端面和下端面開有口。在廢氣旋回筒16的側周，形成用于將廢氣引入到中空圓筒內(nèi)的多個矩形開口17、17、…。如圖6所示，在各開口17、17、…的邊緣設置有旋回葉片18，用于以圓錐狀內(nèi)筒11的中心軸C為中心使從開口17流入到中空圓筒內(nèi)的廢氣在順時針方向上(從上觀察的場合)旋轉。該廢氣旋回筒16設在廢氣旋回皿狀板13的正上方。
如圖4所示，覆蓋著安裝有冷卻套20的圓錐狀內(nèi)筒11及廢氣旋回筒16外周的外筒25，在下部形成開口25a。該開口25a連接到形成于外殼28下部的廢氣吸入室29。在形成有該廢氣吸入室29的外殼28的側壁形成有吸氣口29a。在該吸氣口29a上通過冷卻器2及送風機3連接著從鍋爐1延伸出的廢氣管道5(圖2)。外筒25的上部由頂板26封閉。該頂板26在閉塞外筒25的上部開口的同時，也將廢氣旋回筒16的上部開口閉塞。
在設置于外筒25周圍的壓縮空氣分配器27上，連接著從壓縮機4延伸出的壓縮空氣供給配管58。另外，如圖8所示，在該壓縮空氣分配器27上設有7個噴嘴19、19、…。噴嘴19的前端部彎曲，以使從該前端部噴射出的壓縮空氣沿著圓錐狀內(nèi)筒11的上部內(nèi)周面以圓錐狀內(nèi)筒11的中心軸C為中心在順時針方向(從上觀察的場合)旋轉。為了易于理解圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的壓縮空氣的噴射方向，圖8中省略了廢氣旋回皿狀板13。
如圖2所示，濾網(wǎng)式處理裝置30具有形成濾網(wǎng)的吸附紙(片)31、卷繞著吸附紙31的供給輥軸32、用于卷繞吸附紙31的卷取輥軸33、用于朝目的方向輸送廢氣中微粉狀固體的螺旋體49、將它們覆蓋住的外殼40、使卷取輥軸33回轉的卷取機構35、以及將藥液供給到吸附紙31的藥液供給裝置50。吸附紙31、供給輥軸32、卷取輥軸33、以及卷取機構35都分別為2個。
外殼40的上部呈四方筒形，下部呈四方錐形。如前所述，在外殼40的四方錐形部分的側面連接著從旋風式處理裝置10A延伸出的微粉排出管59。在外殼40的四方錐形部分的下部設置著上述螺旋體49。在該螺旋體49下部的、形成外殼40的壁面上，形成液體排出口42和微粉排出口41。在外殼40的四方筒形部分與四方錐形部分的分界面處設置著將外殼40內(nèi)分隔開的隔板44。在該隔板44上形成在上下方向貫通的多個貫通孔。外殼40的四方筒部分的側壁在四個部位向側方凸出，它們形成吸附輥收容室45、46。在這4個吸附輥收容室45、46中，每2個相互對著，在相向的一方的吸附輥室45設置著供給輥軸32，在另一方的吸附輥室46設置著卷取輥軸33。帶狀的吸附紙31的一端卷繞到供給輥軸32，并從該處沿水平方向延伸，橫穿過外殼40內(nèi)，另一端卷繞到卷取輥軸33。在形成外殼40的四方筒部的側壁上部形成排氣口43。而且，在配置于上層側的吸附紙31預先附著有粉末狀活性碳。
如圖9所示，卷取機構35具有齒輪電動機(ギセモ-タ)39、安裝于其輸出軸的驅動皮帶輪38、安裝于卷取輥軸33的從動皮帶輪36、以及架設在兩皮帶輪36、38上的皮帶37。
如圖9所示，藥液供給裝置50具有藥液箱51和藥液配管52，該藥液箱51用于存蓄作為藥液的氨水，該藥液配管52用于將該藥液箱51內(nèi)的氨水供給到卷繞于供給輥軸32上的吸附紙31。
如圖2所示，液體循環(huán)裝置60具有箱61、液體循環(huán)泵69、過濾器68、以及霧化裝置70。該箱61用于暫時存蓄從濾網(wǎng)式處理裝置30排出的液體，其下部為圓錐形；液體循環(huán)泵69用于將箱61內(nèi)的液體送往旋風式處理裝置10A的廢氣旋回筒16內(nèi)；過濾器68用于除去從箱61中出來的液體中的固形物；該霧化裝置70用于將從液體循環(huán)泵69送來的液體霧化。
在下部為圓錐形的箱61的上部，連接有液體配管62和藥液配管63，該液體配管62從形成于濾網(wǎng)式處理裝置30的外殼40下部的液體排出口42延伸出。在箱61的下部，形成有用于將存蓄在箱61內(nèi)的淤泥排出的淤泥排出口66。在箱61上設置有用于測定箱61內(nèi)的液體的pH值的pH儀65。在藥液配管63設置有可相應于由該pH儀65測定出的pH值改變閥開度的藥液流量調(diào)節(jié)閥64。氨水在該藥液配管63中流動。在箱61的圓錐部的上部連接著液體配管67。該液體配管67通過過濾器68連接到液體循環(huán)泵69的吸入口。
如圖4所示，霧化裝置70具有霧化容器71、多個噴嘴72、72、…、以及外殼73，該霧化容器71用于接受從液體循環(huán)泵69送來的液體，該噴嘴72、72、…用于向霧化容器71內(nèi)噴射壓縮空氣，該外殼73罩住霧化容器71和噴嘴72、72、…并將在霧化容器71內(nèi)霧化了的氣體送往旋風式處理裝置10A的廢氣旋回筒16內(nèi)。霧化容器71大體呈圓筒狀，其上部開口，下部形成有底。在霧化容器71安裝有多個噴嘴72、72、…，以向霧化容器71的底部噴射壓縮空氣。從噴嘴72噴射出的壓縮空氣碰到霧化容器71的底部后上升，將從液體循環(huán)泵69送來的液體霧化，該霧化了的液體與該壓縮空氣一起從霧化容器71的上部開口71a流出到霧化容器71外，再從外殼73的循環(huán)液體排出口74排出到旋風式處理裝置10A的廢氣旋回筒16內(nèi)。
如圖3所示，下游側廢氣處理裝置B具有旋風式處理裝置10B和袋濾器式處理裝置80。該旋風式處理裝置10B與上游側廢氣處理裝置A的旋風式處理裝置10A基本相同。與上游側廢氣處理裝置A的旋風式處理裝置10A不同之處在于下游側廢氣處理裝置B的旋風式處理裝置10B在上部未設有液體循環(huán)裝置60的霧化裝置70，并且設在圓錐狀內(nèi)筒11下部的微粉排出管59B延伸到垂直下方。在下游側廢氣處理裝置B的旋風式處理裝置10B的吸氣口29a連接著從上游側廢氣處理裝置A的濾網(wǎng)式處理裝置30的排氣口43延伸出的廢氣管道6。
袋濾器式處理裝置80具有袋狀的特氟隆濾布(片)81、81、…，朝著目的方向輸送廢氣中微粉狀固體的螺旋體89，將它們罩住的外殼85，以及用于消除該濾布81孔眼堵塞的反向沖洗裝置90。
濾布81呈圓筒狀，上部開口，下部有底。該濾布81的上部開口邊緣支承在隔板87上。
外殼85的上部呈四方筒形，下部呈四方錐形。外殼85的四方錐形部分的內(nèi)部由上述隔板87上下隔開，其下側形成吸入室82，其上側形成排氣室83。另外，在形成排氣室83的外殼40的側壁上形成有排氣口88。在吸入室82內(nèi)，配置有由隔板87支承的多個濾布81、81、…，并設置著從旋風式處理裝置10B延伸出的微粉排出管59B的下端開口59Ba。在外殼85的四方錐形部分的下部，設有前述螺旋體89。在該螺旋體89下部的、形成外殼85的壁面上，形成微粉排出口86。
反向沖洗裝置90具有用于暫時貯存壓縮空氣的集箱91以及用于將集箱91內(nèi)的壓縮空氣導入到濾布81、81、…內(nèi)的配管92、92、…。
下面，說明該實施例中廢氣處理設備的作用。
來自鍋爐1的廢氣由冷卻器2冷卻后，用送風機3加壓到約700mmAq，并使其流入到上游側廢氣處理裝置A的旋風式處理裝置10A。
流入到旋風式處理裝置10A的廢氣通過廢氣吸入室29，從外筒25的開口25a，流過外筒25的內(nèi)周面與冷卻套20外周面之間。在該過程中，廢氣與冷卻套20內(nèi)的冷卻水進行熱交換而冷卻。廢氣到達外筒25內(nèi)周面與廢氣旋回筒16之間時，從廢氣旋回筒16的多個開口17、17、…流入到廢氣旋回筒16內(nèi)。在該過程中，廢氣由設在廢氣旋回筒16各開口17、17、…處的旋回葉片18、18、…施加順時針方向的力。廢氣旋回筒16內(nèi)的廢氣一邊沿順時針方向旋轉一邊向下移動，通過廢氣旋回皿狀板13的貫通孔14，流入到圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)。在該過程中，由于廢氣旋回皿狀板13的貫通孔14朝著廢氣旋轉方向貫通，所以提高了廢氣的旋轉性。
在旋風式處理裝置10A的圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)，除了廢氣之外，還從噴嘴19供給來自壓縮機4的壓縮空氣。在該實施例中，壓縮空氣調(diào)整到4.5～7.0kg/cm2左右，并沿著廢氣的旋轉方向從噴嘴19噴射到圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)。因此，在圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的壓力提高的同時，圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的廢氣的旋轉力也提高。當流入到一臺旋風式處理裝置10A的廢氣量約為22Nm3/min時，供給到一臺旋風式處理裝置10A的壓縮空氣的量為0.25Nm3/min，非常小。
在圓錐狀內(nèi)筒11中，借助于壓縮空氣的流入，使壓力上升到特定值，同時使溫度降低到特定的溫度。該溫度下降是由壓縮空氣的絕熱膨脹效果與旋風固有的效果所產(chǎn)生的。圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的氣體由冷卻套20內(nèi)的冷卻水進一步冷卻。在圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的壓力上升和溫度下降的作用下，廢氣中的氣體污染物質液化，吸附在廢氣中的微粉狀固體上。壓縮空氣中的水分冷凝后變成水，廢氣中的氣體污染物溶解到其中，該水吸附在廢氣中的微粉狀固體上。如上述那樣，微粉狀固體吸附壓縮空氣中的水和液化了的氣體污染物質，微粉狀固體在相互附著在一起而成為較大的塊的同時也變得重起來，在一邊與基本上除去了氣體污染物及微粉狀固體后的廢氣一起旋轉一邊下降的階段，受到離心力作用而從廢氣中分離出來。
下面，以氮氧化物和戴奧克辛類為例對除去廢氣中的氣體污染物的機理進行說明。
在與大氣污染有關的公害物質中，目前最成為問題的是氮氧化物和戴奧克辛。
氮氧化物(即二氧化氮NO2)近年來作為誘發(fā)光化學的“煙霧”現(xiàn)象的物質以及作為釋放異常惡臭的物質，是一種尤其成為問題的氣體。氮氧化物發(fā)生于石油等化石燃料的燃燒過程和制造硝酸等的化學工序中。在氮氧化物中，一氧化氮NO是在前述的化石燃料的燃燒時由氧和氮直接反應而生成，二氧化氮NO2由一氧化氮再次進行氧化反應而生成。該NO2冷卻時，發(fā)生二分子結合反應，變成無色的液狀四氧化氮(N2O4)。
其反應式為…………………………………………(1)該反應為可逆反應，而且是發(fā)熱反應，即使溫度下降、壓力增加，平衡反應式(1)向右側進行，NO2變成液狀的四氧化氮N2O4。
這樣，當在NO2變化成N2O4的氣氛中存在微粉狀固體時，即使是微量的N2O4，也吸附到微粉狀固體上，與該微粉狀粒子一起被除去。因此，如該實施例那樣，當增大廢氣氣氛的壓力而且使廢氣冷卻時，廢氣中的氣體狀污染物的大多數(shù)液化并吸附到微粉狀固體上。關于廢氣中氣體污染物質液化的詳細內(nèi)容記述于由日本分析化學會關東支部發(fā)刊的“公害分析指針”的大氣篇中。
戴奧克辛類是以二個氧原子連接二個苯環(huán)的氯化戴奧克辛(鹽素化ダイオキシン)和以一個氧原子連接二個苯環(huán)的氯化氧芴(鹽素化ジバンゾフラン)兩者的總稱。該戴奧克辛類在越南戰(zhàn)爭中使用，大量包含于產(chǎn)生了許多畸形兒的枯葉劑中，由此而被人們所認識。近年來，在城市垃圾焚燒爐的廢氣中被檢測出，另外，在住在該焚燒爐附近的母親的母乳中也檢測到，為此成為一個大問題。
垃圾等的焚燒過程中的戴奧克辛的生成可分為在焚燒爐內(nèi)生成的場合和在從焚燒爐排出的廢氣的冷卻過程中生成的場合。
在焚燒爐內(nèi)，在垃圾等的焚燒初期階段，發(fā)生大量的碳化氫(CnHm)，通常它與空氣接觸而分解成二氧化碳和水，但當它與空氣的接觸不好時，則生成戴奧克辛類或具有與戴奧克辛類相似構造的物質(前驅體)。另外，即使在焚燒爐內(nèi)沒有生成戴奧克辛類，但如生成戴奧克辛類的前驅體，在廢氣的冷卻過程中也會以氯化銅、氯化鐵、碳等作為觸媒，將該前驅體合成為戴奧克辛類。特別是當廢氣溫度在300℃附近時，該合成反應易于發(fā)生。300℃左右也是戴奧克辛類的熔點。
因此，在該實施例中，在將廢氣排放到大氣之前，降低廢氣溫度使其低于戴奧克辛類的合成溫度即300℃，將前驅體合成為戴奧克辛類，同時使合成的戴奧克辛及預先包含在廢氣中的戴奧克辛類幾乎全部微粉化，并將其收集起來。具體地說，在該實施例中，用冷卻器2使在鍋爐1中產(chǎn)生的800℃以上的廢氣降到約120℃左右，然后進一步用旋風式處理裝置10A內(nèi)的冷卻套20和圓筒狀內(nèi)筒11內(nèi)的絕熱膨脹等使圓筒狀內(nèi)筒11內(nèi)的廢氣溫度降到70℃左右。結果，在圓筒狀內(nèi)筒11內(nèi)，廢氣中的戴奧克辛類幾乎都微粉化。如前所述那樣，微粉化了的戴奧克辛類與壓縮空氣中的水和液化了的氣體污染物吸附，微粉狀固體相互附著在一起，成為較大的塊，在一邊與基本除去了氣體污染物和微粉狀固體的廢氣一起旋轉一邊下降的階段，受到離心力作用而從廢氣中分離出來。
在廢氣中氣體污染物的去除過程中，重要的構件是作為旋回流形成裝置的廢氣旋回筒16和廢氣旋回皿狀板13及冷卻套20。
廢氣旋回筒16及廢氣旋回皿狀板13通過提高圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的廢氣旋轉性，在提高以離心力分離廢氣中微粉狀固體的效果的同時，也提高廢氣的冷卻效果。廢氣的冷卻效果的提高是利用下述的原理。當在圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)形成旋回流時，圓錐狀內(nèi)筒11中心軸近旁的壓力減小，圓錐狀內(nèi)筒11的外周側的壓力增大。因此，當圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的廢氣旋轉性提高時，圓錐狀內(nèi)筒11的中心軸近旁與外周側的壓力差進一步變大。為此，當用廢氣旋回筒16和廢氣旋回皿狀板13提高圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的廢氣旋回性時，在壓縮空氣一邊旋轉一邊接近圓錐狀內(nèi)筒11的中心軸的過程中，壓縮空氣的絕熱膨脹率提高，廢氣的冷卻效果也提高。廢氣旋回筒16及廢氣旋回皿狀板13除了具有提高圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的廢氣旋轉性的功能以外，還擔負著防止廢氣旋轉筒16及廢氣旋轉皿狀板13的各下游側的壓力由于某種原因而增大從而導致廢氣逆向流動的功能。
另外，冷卻套20也冷卻廢氣。該冷卻套20不僅冷卻通過外筒25與冷卻套20之間的廢氣，而且還冷卻通過圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的廢氣，換句話說，冷卻剛流入到旋風式處理裝置10A內(nèi)的廢氣和即將從旋風式處理裝置10A流出的廢氣，從而有效地冷卻廢氣。圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的廢氣溫度，是通過調(diào)節(jié)設在冷卻水供給配管21a及冷卻水排水配管21b上的流量調(diào)節(jié)閥22a、22b的閥開度、控制供給到冷卻套20中的冷卻水量來調(diào)整的。
如上述那樣，含有戴奧克辛類的微粉狀固體吸附壓縮空氣中的水和液化了的氣體污染物，微粉狀固體相互附著在一起，形成較大的塊，與幾乎全部去除了氣體污染物及微粉狀固體的廢氣一起，從圓錐狀內(nèi)筒11的排出口12經(jīng)微粉排出管59，送入到濾網(wǎng)式處理裝置30的外殼40內(nèi)。
在從旋風式處理裝置10A送來的氣體和固體中，濕的較大的固體由設在外殼40下部的螺旋體49送往微粉排出口41，并由此排出到外部。另外，如前所述，在旋風式處理裝置10A內(nèi)，形成包含因壓縮空氣中的水分冷凝而形成的水和液化了的氣體污染物的液體。該液體從形成于外殼40下部的液體排出口42送到液體循環(huán)裝置60的下部錐形箱61內(nèi)。另外，液體的一部分也與上述固體一起從微粉排出口41排出。外殼40內(nèi)的壓力由于大于大氣壓，所以存在著到達外殼40內(nèi)的氣體等不通過吸附過濾器31而從微粉排出口41逃逸走的危險。在該實施例中，通過積存在螺旋體49根部之間的濕微粉，在一定程度上密封微粉排出口41，防止氣體等從微粉排出口41流過；在用濕的微粉等進行的密封不充分的場合，可在微粉排出口41設置回轉閥等。另外，出于同樣的理由，也可在下游側廢氣處理裝置B的袋濾器式處理裝置80的微粉排出口86設置回轉閥等。
從旋風式處理裝置10A送來的氣體等經(jīng)隔板44的貫通孔上升，到達下層的吸附紙31。隔板44的作用在于防止進入外殼40中的固體中不馬上落下的物質(即浮游在氣體中的物質)的大部分直接到達吸附紙31。在到達下層的吸附紙31的氣體等通過該吸附紙31的過程中，含在氣體中的很少量的微粉(含有戴奧克辛)由吸附紙31捕集。由于在該吸附紙附著有由藥液供給裝置50供給的氨，所以在旋風式處理裝置10A內(nèi)未液化的NOX在通過該吸附紙31的過程中，分解成氮和水。為了提高脫硝率，也可預先在該吸附紙31上附著用于促進NOX與氨反應的催化劑。通過了下層吸附紙31的氣體等進一步通過上層吸附紙31。在通過該上層吸附紙31的過程中，進一步捕集氣體中的微粉，同時使氣體中的NOX分解成氮和氧。由于在該上層吸附紙31上附著有粉末活性碳，所以可進一步提高捕集包含戴奧克辛類的微粉的效果，同時還可獲得脫臭效果。下層及上層的吸附紙31、31所卷繞的卷取輥軸33、33都分別由卷取機構35、35驅動，雖然每次量很小，但常時都在轉動。因此，下層及上層的吸附紙31、31常時地每次很少量地卷繞在卷取輥軸33、33上。因此，即使微粉等附著在吸附紙31上，也會在孔眼堵塞之前由供給輥軸32向氣體流路中供給新的吸附紙31。在該實施例中，雖然是使吸附紙31常時移動著，但也可常時地測定吸附紙31上游側與下游側之間的壓力差，在該壓力差達到預定值以上時，換言之，在吸附紙31的孔眼好象已堵塞時，驅動卷取機構35，卷取已堵塞孔眼的吸附紙31。
通過下層及上層的吸附紙31的氣體等從外殼40的排氣口43流出濾網(wǎng)式處理裝置30，經(jīng)過廢氣管道6，流向下游側廢氣處理裝置B的旋風式處理裝置10B。
在該實施例中，于上下2層地設置了吸附紙31、31，但也可以是多層，相反，也可以是一層。這應根據(jù)廢氣中的微粉量存在的程度、是否在下游側設置廢氣處理裝置等適當?shù)剡M行確定。另外，在該實施例中，作為濾網(wǎng)使用的是紙，這是因為其前提是在卷繞到卷取輥軸33之后將其廢棄；如果要再利用的場合，可以使用耐蝕性高的帶狀特氟隆濾布。在該場合，使特氟隆濾布在卷取輥軸33與供給輥軸32之間循環(huán)，在從卷取輥軸33返回到供給輥軸32的過程中，可以向特氟隆濾布噴射壓縮空氣或水等，洗掉附著在特氟隆濾布上的微粒子等。另外，在該實施例中，是將氨供給到上層和下層的吸附紙31、31，但也可以向任何一方供給氨使NOX分解，向另一方供給生石灰水溶液使SOX分解。
另一方面，從濾網(wǎng)式處理裝置30排出、送到液體循環(huán)裝置60的下部錐形箱61的液體經(jīng)過濾器68，送往液體循環(huán)泵69。從濾網(wǎng)式處理裝置30的液體排出口42排出的物質不僅為液體，而且還包含許多微小粒徑的固體。因此，由于微小粒徑的固體沉降到箱61的底部，所以從箱61的污泥排出口66定期地排出固體等。另外，在浮游于液體中的固定到達液體循環(huán)泵69之前盡可能由過濾器68將其捕集。箱61內(nèi)的pH值由pH計65進行測定。藥液流量調(diào)節(jié)閥64相應于由該pH計65測定的pH值而改變閥開度，在pH值小的場合，閥開度增大，向箱61輸送氨水。
液體從液體循環(huán)泵69送到霧化裝置70的霧化容器71內(nèi)。除了該液體外，還從噴嘴72向該霧化容器71噴射壓縮空氣。壓縮空氣在碰到霧化容器71的底部而上升的過程中，將送到霧化容器71內(nèi)的液體霧化，并與霧化了的液體一起從霧化容器71的上部開口71a流出到霧化容器71外，然后從外殼73的循環(huán)液排出口74排出到旋風式處理裝置10A的廢氣旋回筒16內(nèi)。排出到廢氣旋回筒16內(nèi)的液體被送往圓錐狀內(nèi)筒11，在這里，使廢氣中的微粉狀固體變濕，促進微粉狀固體相互間的附著。另外，由于在通過液體循環(huán)裝置60的過程中向該液體中混入氨，所以廢氣中的一部分NOX分解成氮和水。
在該實施例中，是向返回到吸附紙31和旋風式處理裝置10A的液體中供給氨，但在希望有效地除去SOX而不是NOX的場合，也可以供給與SOX反應的生石灰水溶液來代替氨。另外，在旋風式處理裝置10A中，也可以不返回在這里產(chǎn)生的液體，而是直接向旋風式處理裝置10A內(nèi)供給氨、生石灰水溶液以及粉末活性碳等。亦即，供給到吸附紙31和旋風式處理裝置10A的物質，也可以是吸附廢氣中特定成分的物質，或與特定成分反應的物質，或促進特定成分反應的催化劑等。
送到下游側廢氣處理裝置B的氣體等，由下游側廢氣處理裝置B的旋風式處理裝置10B進一步使氣體中的氣體污染物液化，并將微粉分級。然后，將它們從旋風式處理裝置10B通過微粉排出管59B送往袋濾器式處理裝置80的吸入室82。在到達吸入室82的氣體等中，較大的微粉依原樣落下，由設于外殼85下部的螺旋體89從微粉排出口86排出。另外，浮游于氣體中的較小的微粉在氣體從濾布外周側到達內(nèi)周側的過程中由特氟隆濾布81捕集。通過了特氟隆濾布81的氣體從特氟隆濾布81的上部開口到達排氣室83，從排氣室83經(jīng)過排氣口88，排出到大氣中。
當微粉附著在特氟隆濾布81的外周導致特氟隆濾布81的外周側與內(nèi)周側的差壓增大時，從反向沖洗裝置90向特氟隆濾布81的內(nèi)周側輸送壓縮空氣，洗落附著在濾布81外周的微粉。該微粉從設在外殼85下部的微粉排出口86排出。在該實施例中，是從反向沖洗裝置90用壓縮空氣洗落附在濾布上的微粉，但也可以設置使濾布81振動的振動器來代替該反向沖洗裝置。
如上所述，在該實施例的廢氣處理設備中，由于不另行設置大的化學設備就可以除去廢氣中的氣體及微粉狀固體污染物質，所以可減少運行費用和制造費用。
另外，在該廢氣處理設備中，圓錐狀內(nèi)筒11內(nèi)的廢氣中的微粉狀固體吸附液化了的氣體污染物和壓縮空氣中的水，逐漸變濕，微粉狀固體相互附著在一起。因此，即使是粒徑非常小的微粉狀固體也逐漸變成大的粒徑，所以，比起簡單地采用旋風進行的微粉狀固體分離更能分離小粒徑的微粉狀固體。另外，在通過旋風式處理裝置10A、10B之后，沒有除去的微粉由吸附紙31或特氟隆濾布81捕集。在這里應注意的是，由于未被旋風式處理裝置10A、10B除去的微粉也稍微有點濕，所以易于附著到吸附紙31或特氟隆濾布81上，與同樣直徑的微粉處于干燥狀態(tài)的情形相比，捕集效率要高得多。因此，通過與旋風式處理裝置10A、10B一起在該下游側設置吸附紙31或特氟隆濾布81等濾片，可以提高微粉的除去效率。
另外，在該實施例中，由于向旋風式處理裝置10A內(nèi)噴射霧狀氨水溶液，并預先在吸附紙31上附著氨和活性碳，所以可進一步提高廢氣中的NOX和微粉的除去效率。
以上說明了本發(fā)明的一個實施例，在該實施例中，作為廢氣發(fā)生源例示出鍋爐1，但本發(fā)明并不局限于此，只要是產(chǎn)生廢氣的裝置它都可以適用，例如船舶和車輛的柴油機，化工廠的反應器以及垃圾焚燒爐等。
另外，在以上的實施例中，對于廢氣發(fā)生源，串聯(lián)地設置了二臺廢氣處理裝置A、B，但為了提高廢氣中的有害物質除去能力，也可以串聯(lián)地設置數(shù)量更多的廢氣處理裝置。另外，為了增大廢氣的處理量，也可以相對于廢氣發(fā)生源并列地設置多個廢氣處理裝置。
按照本發(fā)明，通過在圓錐狀筒內(nèi)提高廢氣的壓力并進行冷卻，使廢氣中的氣體污染物質液化，將其吸附到廢氣中的微粉狀固體上，利用旋風效果除去該微粉狀固體，所以，即使不另行設置化學設備，也可以除去廢氣中的氣體和微粉狀固體的污染物質，減少運行費用和制造費用。
由于未能在圓錐狀筒中分離的廢氣中的微粉狀固體可以由設在圓錐狀筒下游側的濾片加以捕集，所以可更有效地除去微粉狀固體。在本發(fā)明中，特別是可在圓錐狀筒內(nèi)使廢氣中的微粉變濕，所以可提高通過設在圓錐狀筒下游側的濾片捕集微粉狀固體的效率。
權利要求
1.一種廢氣處理裝置，用于處理混有微粉狀固體污染物和氣體的大氣污染物的廢氣，其特征在于具有中空的圓錐狀筒，它越向下直徑越小，在其上部形成有取入上述廢氣的上部開口，在其下部形成將通過內(nèi)部的上述廢氣的構成物質排出的下部開口；噴嘴，用于沿著上述圓錐狀筒的上部內(nèi)周面并且朝著以該圓錐狀筒中心軸為中心旋轉的方向噴射壓縮氣體；壓縮氣體供給裝置，用于向上述噴嘴供給上述壓縮氣體；外殼，來自上述圓錐狀筒的上述下部開口的排出物進入其中，在其上部形成將上述廢氣中的氣體成分排出的排氣口，在其下部形成將上述廢氣中的微粉狀固體排出的排出口；以及濾片，它配置在上述外殼內(nèi)的氣體流路中，具有氣體可通過的多個微孔。
2.如權利要求1所述的廢氣處理裝置，其特征在于在從產(chǎn)生上述廢氣的廢氣發(fā)生源到廢氣進入上述圓錐狀筒內(nèi)之間，具有用于冷卻該廢氣的冷卻裝置。
3.如權利要求2所述的廢氣處理裝置，其特征在于上述冷卻裝置具有用于罩住上述圓錐狀筒外周面并在其與該圓錐狀筒的外周面之間供給制冷劑的冷卻套，用于向上述冷卻套內(nèi)供給上述制冷劑的制冷劑供給裝置，以及用于將上述制冷劑從上述制冷劑套內(nèi)排出的制冷劑排出裝置。
4.如權利要求1～3中任何一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于具有旋回流形成裝置，用于以上述圓錐狀筒的中心軸為中心使上述廢氣旋轉，并將該廢氣從該圓錐狀筒的上述上部開口送入該圓錐狀筒內(nèi)。
5.如權利要求4所述的廢氣處理裝置，其特征在于上述旋回流形成裝置具有廢氣旋回筒，該廢氣旋回筒設置在上述圓錐狀筒的上端，呈中空圓筒狀，在其側周形成用于將上述廢氣取入到中空圓筒內(nèi)的開口，在該開口的邊緣安裝有旋回葉片，用于使從該開口流入到中空圓筒內(nèi)的該廢氣旋轉。
6.如權利要求4所述的廢氣處理裝置，其特征在于上述旋回流形成裝置具有廢氣旋回皿狀板，該廢氣旋回皿狀板設置在上述圓錐狀筒的上端，呈隨著接近該圓錐狀筒的中心軸逐漸向下方凸出的皿狀，形成有從其上面朝著使上述廢氣旋轉的方向貫通到其下面的多個貫通孔。
7.如權利要求1～6中任何一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于具有多個上述噴嘴。
8.如權利要求1～7中任何一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于上述濾片為呈帶狀的濾網(wǎng)；具有卷繞著上述濾網(wǎng)的供給輥軸、用于卷取上述濾網(wǎng)的卷取輥軸、以及使上述卷取輥軸轉動的卷取機構；使由該供給輥軸供給而且在卷繞到該卷取輥軸之前的上述濾網(wǎng)位于上述外殼內(nèi)的氣體流路中地配置上述供給輥軸和上述卷取輥軸。
9.如權利要求8所述的廢氣處理裝置，其特征在于在上述濾網(wǎng)上至少附著有吸收上述廢氣中特定成分的物質、與該特定成分反應的物質、以及促進該特定成分反應的物質中的一種。
10.如權利要求8和9中任何一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于具有將與上述廢氣中的特定成分反應的反應物質供給到上述濾網(wǎng)的反應物質供給裝置。
11.如權利要求8～10中任何一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于在上述外殼的下部形成液體排出口，用于排出上述廢氣及上述壓縮氣體中的水分冷凝后形成的液體；具有液體循環(huán)系統(tǒng)，用于使從上述外殼的上述液體排出口排出的上述液體返回到上述圓錐狀筒內(nèi)。
12.如權利要求1～7中任何一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于上述濾片為具有開口并形成為袋狀的袋濾器用濾布。
13.一種廢氣處理設備，其特征在于具有權利要求1～12中任何一項所述的廢氣處理裝置，用于冷卻來自廢氣發(fā)生源的上述廢氣的冷卻裝置，以及將用上述冷卻裝置冷卻的上述廢氣送入上述廢氣處理裝置的氣體送入裝置。
14.一種廢氣處理設備，其特征在于具有權利要求8～11中任何一項所述的廢氣處理裝置(以下作為上游側廢氣處理裝置)以及權利要求12所述的廢氣處理裝置(以下作為下游側廢氣處理裝置)，上述上游側廢氣處理裝置的上述排氣口與上述下游側廢氣處理裝置的上述圓錐狀筒的上述上部開口由氣體管線相連。
15.如權利要求14所述的廢氣處理設備，其特征在于它具有用于冷卻來自廢氣發(fā)生源的上述廢氣的冷卻裝置，以及用于將由上述冷卻裝置冷卻的上述廢氣送入上述上游側廢氣處理裝置的氣體送入裝置。
全文摘要
一種廢氣處理設備,具有圓錐狀內(nèi)筒11、噴嘴19以及吸附紙31,該圓錐狀內(nèi)筒11越往下方直徑越小,該噴嘴19用于沿著圓錐狀筒11的上部內(nèi)周面并朝著以圓錐狀筒11中心軸為中心旋轉的方向噴射壓縮空氣。圓錐狀內(nèi)筒11在其上部形成取入廢氣的上部開口,在其下部形成用于排出通過內(nèi)部的廢氣的構成物質的下部開口12。吸附紙31配置在從圓錐狀內(nèi)筒11排出的廢氣的構成物質的通過流路中。
文檔編號B01D53/94GK1203116SQ9810893
公開日1998年12月30日 申請日期1998年5月22日 優(yōu)先權日1997年5月23日
發(fā)明者曾師泰世司 申請人:曾師泰世司